Projekti / Programi
Večfunkcionalne bioaktivne prevleke na različnih substratih za biomedicinske aplikacije
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
večslojni materiali, multifunkcionalne prevleke, nerjavno jeklo, TiAlV, dostava zdravilnih učinkovin,
korozija, študije interakcij, umetni kolk
Raziskovalci (32)
Organizacije (4)
Povzetek
Z rastjo populacije v svetu in tudi z naraščanjem odstotka starega prebivalstva, se kažejo vse večje potrebe po razvoju novih medicinskih metod za zdravljenje kostnih poškodb (npr. zamenjava kostne strukture z endoprotezo oz. vgraditev umetnega kolka). Cilj predlaganega projekta bo razvoj novih, bioaktivnih prevlek, izdelanih na osnovi medicinskega nerjavnega jekla, ki bodo bistveno povečale biokompatibilnost, bioaktivnost, odpornost proti
koroziji in življenjsko dobo jeklenih vsadkov. Biomedicinski kovinski materiali,
narejeni na osnovi nerjavnega jekla, bodo zaradi svojih edinstvenih lastnosti in
cenovne dostopnosti uporabljeni v ortopediji kot kostni vsadki tudi nadaljnjih nekaj
desetletij. Z ostalimi udeleženci tega projekta smo pred časom potrdili preliminarne,
vendar obetajoče rezultate iz omenjenega področja. Izsledki raziskav so bili pred
kratkim objavljeni v priznani znanstveni reviji Scientific Reports. V objavi so
predstavljeni analitski pristopi za razvoj modelnih prevlek, hkrati pa je ovrednotena
tudi njihova klinična uporabnost. Ta projekt bo gradil neposredno na rezultatih
omenjene študije, ki je osnova veliko bolj kompleksni in sistematični študiji, katere cilj
je razvoj bioaktivnih prevlek na osnovi medicinskega nerjavnega jekla. Poudarek bo
na proučevanju medsebojnih vplivov vseh sestavnih komponent.
V okviru predlaganega projekta bomo potrdili in dokazali uporabnost razvitih
prevlek v simuliranem fiziološkem okolju. Trenutno so umetni kolki na osnovi
keramike bistveno dražji v primerjavi z vstavki iz medicinskega nerjavnega jekla.
Glede na staranje prebivalstva in vse večje pojavnosti različnih bolezni, povezanih s
kostmi tudi pri mlajši populaciji, bodo naše prevleke bistveno podaljšale
življenjsko dobo takih umetnih kolkov in s tem zmanjšale verjetnost
ponovnih operativnih posegov oz. ponovnih zamenjav obrabljenih umetnih
kolkov. Poudariti je treba, da je zamenjava umetnega kolka zaradi anatomskih in
fizioloških omejitev možna samo enkrat tekom življenja bolnika. Po razvoju
površinskih prevlek bomo predstavili bazično študijo, ki bo pojasnila delovanje
naprednih prevlek (mdr. pojav adsorpcije/desorpcije, spremljanje
nadzorovanega sproščanja zdravilnih učinkovin, ki bodo sestavni del
razvitih prevlek, prikazano na sliki spodaj) in delovanje v fiziološkem okolju (na
pridobljenih človeških celicah). Poleg tega bo potrebno podrobno raziskati, kako
nove prevleke vplivajo na korozijo medicinskega nerjavnega jekla. S pomočjo
tega znanja bodo oblikovane prevleke, ki bodo povečale odpornost materiala
proti koroziji kadar bo le-ta izpostavljen določenim fiziološkim pogojem. Razvite
prevleke bodo uporabne tudi za druge kovinske sisteme umetnih kolkov.
Pomen za razvoj znanosti
Predlagani projekt je v mnogih pogledih inovativen in zagotavlja pridobitev novega in nadgradnjo obstoječega znanja, prinaša pa tudi popolnoma nove rešitve v zvezi z večnamensko pripravo prevlek na ortopedskih vsadkih, za doseganje bioaktivnosti in izboljšanje osteointegracije. Po našem vedenju doslej ni bilo objavljenih podobnih sistematičnih študij, zato ta projekt predstavlja izviren pristop k realnemu in perečemu znanstvenemu, kliničnemu in industrijskemu problemu.
S takšnim pristopom bo imela znanstvena sfera mnogo koristi in ustvarjeno bo novo fundamentalno znanje, saj bo nudena polna delovna platforma, ki se bo lahko uporabila tudi za testiranje drugih materialov. Razvoj temeljnega znanja in predlaganih izumov lahko vodi tudi do novih patentov.
Novo znanje se bo preneslo na dodiplomske, magistrske in doktorske študente ter postdoktorske raziskovalce. Nekateri od posebnih ukrepov, ki se bodo izvedli za komunikacijo in širjenje informacij so: i) udeležba na konferencah in znanstvenih srečanjih na nacionalni, bilateralni in mednarodni ravni v zvezi s cilji projekta, vključno s pozitivnim pristopom k deljenju rezultatov zainteresiranim industrijskim partnerjem, delujočim na podobnih področjih (medicina, kemija, farmacija in jeklarska industrija), s katerimi bi lahko skupaj prijavili prihodnji projekt Horizon 2020 (in druge); ii) objavljanje znanstvenih člankov v visoko uvrščenih revijah z obsežnim številom bralcev, pa tudi v revijah, povezanih z industrijami, ki bodo posredno ali posledično sodelovale na tem projektu; iii) organiziranje delavnic za širjenje nastale tehnologije s strani sodelujočih R&D centrov (raziskovalnih in razvojnih centrov) in v sodelovanju s poslovnimi združenji industrijskih sektorjev, povezanih s projektom; iv) znanstveno mreženje za vzpostavitev široke znanstvene in poslovne mreže na področjih, povezanih z vsebino projekta.
Nadalje bo temeljno znanje, pridobljeno v okviru projekta, pomagalo pri oblikovanju in prilagoditvi specifičnih novih naravnih snovi za pripravo visoko-funkcionalnih površinskih prevlek na najpogosteje uporabljenih materialih za druge medicinske pripomočke, kot so opornice, pa tudi za druge materiale, ki se uporabljajo pri različnih negah ljudi in zdravstvenih segmentih. Z uporabo naravnih in trajnostnih surovin bodo izpolnjeni najstrožji evropski ekološki in varnostni predpisi.
Čeprav je to bazičen projekt, so partnerji konzorcija v stiku s potencialnimi končnimi uporabniki, kot so slovenski proizvajalci nerjavečega jekla (Jesenice, Ravne in Štore) in proizvajalcem titanovih zlitin – Akrapoviča. Te družbe so zelo zainteresirane za novo znanje, ki se bo razvilo v tem projektu. Poleg tega smo v tesnem stiku z Lima Corporate iz Italije (mednarodno proizvajalko ortopedskih vsadkov) in jih prav tako zelo zanimajo izdelki, ki bodo razviti v predlaganem projektu.
Pomen za razvoj Slovenije
The proposed project is in many ways innovative, building on and upgrading the existing knowledge, as well as providing completely novel solutions in regard of multifunctional coating preparation, achieving bioactivity and improved osteointegration of orthopaedic implants. Hitherto, to the best of our knowledge no similar systematic study has been published yet and therefore this work presents an original approach to a real and pressing scientific, clinical and industrial problem.
The scientific community will greatly benefit from such an approach and the generated knowledge, since we will provide a fully working platform capable to be used also for testing of other similar materials. The development of fundamental knowledge and the proposed inventions may even lead to new patents.
New knowledge will be directly transferred to bachelor, master and PhD students as well as to postdoctoral researchers. Some of the specific actions to be undertaken for the communication and dissemination are listed: i) participation at conferences and scientific meetings on the national, bilateral and international level related to the objectives of the present project, including a positive inclination towards disseminating the results to interested industrial partners, working in similar fields (medicine, chemistry, pharmacy and steel engineering), with whom we could jointly apply for future Horizon 2020 project (and others); ii) publication of scientific articles in highly ranked journals with a broad readership, as well as industrial related journals within the sectors that will be indirectly or consequently involved in the present project; iii) organizing workshops for the dissemination of the resulting technology with the participation of R&D centres from the business associations of the industrial sectors related to the project; iv) scientific networking in order to establish a broad scientific and business network in fields related to the project content.
In addition, the fundamental knowledge obtained in the course of the project will help to design and tune specific new natural substances for preparation of highly-functional surface coatings onto the most widely used materials for other medical devices, such as stents, as well as for other materials applicable in different human care and health segments. In addition, by usage of natural and sustainable raw materials, the strictest European Ecological and Safety Regulations will also be fulfilled.
Even though this is a fundamental kind of project, partners of the consortium are in contact with potential end-users, i.e. Slovenian stainless steel producers (Jesenice, Ravne, and Štore) and titanium-alloy producer Akrapovič. These companies are highly interested in new knowledge that will be developed in this project. Moreover, we are in close contact to Lima Corporate from Italy (international orthopaedic implant producer company) and they are also highly interested in products developed in the proposed project.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
